【題目】離子液體是一類具有很高應用價值的綠色溶劑和催化劑,其中的EMIM+離子由H、C、N三種元素組成,結(jié)構(gòu)如圖所示;卮鹣铝袉栴}:

(1)碳原子價層電子的軌道表達式為__________,基態(tài)碳原子中,核外電子占據(jù)的最高能級的電子云輪廓圖為_________形。

(2)根據(jù)價層電子對互斥理論,NH3、NO3、NO2中,中心原子價層電子對數(shù)不同于其他兩種粒子的是_______;NO3NO2O-N-O的鍵角:NO3____ NO2(、”“”)。

(3)EMIM+離子與金屬陽離子形成的離子化合物常溫下呈液態(tài)的原因是____________。

(4)EMIM+離子中,碳原子的雜化軌道類型為___________。分子中的大π鍵可用符號πnm表示,其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù),n代表參與形成的大π鍵電子數(shù),則EMIM+離子中的大π鍵應表示為________。

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石,但熱穩(wěn)定性遠高于金剛石,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。立方氮化硼屬于_______晶體,其中硼原子的配位數(shù)為_______。已知:立方氮化硼密度為dg/cm3,B原子半徑為xpm,N原子半徑為ypm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶胞中原子的空間利用率為________(列出化簡后的計算式)。

【答案】 啞鈴 NH3 EMIM+離子為多核離子,其半徑大,與金屬陽離子作用的晶格能小,因而常溫下為液體 sp2 、sp3 π56 原子 4

【解析】

(1)碳元素為主族元素,價層電子是最外層電子數(shù);核外電子占據(jù)最高能級是p能級,據(jù)此分析;

(2)根據(jù)價層電子對數(shù)=σ鍵+孤電子對數(shù)進行分析;

(3)離子化合物熔沸點受晶格能的影響,晶格能與半徑、所帶電荷數(shù)有關,據(jù)此分析;

(4)利用雜化軌道數(shù)等于價層電子對數(shù),根據(jù)大π鍵的表示進行分析;

(5)根據(jù)晶體的性質(zhì)進行分析,根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),1B原子連有4N,即配位數(shù)為4,空間利用率=,進行分析;

(1)碳原子排布式為1s22s22p2,碳原子價層電子數(shù)等于最外層電子數(shù),其碳原子價層電子的軌道表達式為;最高能級為2p,形狀為啞鈴型或紡錘形;

答案::啞鈴型或紡錘形;

(2) 價層電子對數(shù)=σ鍵數(shù)+孤電子對數(shù),則NH3、NO3、NO2中心原子的價層電子對分別為4、3、3,不同于其他兩種粒子的是NH3,NO3NO2中心原子均采用sp2雜化,NO3N不存在孤電子對,NO2N原子存在一對孤對電子,利用孤電子對數(shù)之間的斥力>孤電子對-成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對之間的斥力,因此NO2O-N-O的鍵角小于NO3;

答案:NH3;>;

(3)離子化合物的熔沸點受晶格能的影響,晶格能與半徑、所帶電荷數(shù)有關,EMIM+離子為多核離子,其半徑大,與金屬陽離子作用的晶格能小,因而常溫下為液體;

答案:EMIM+離子為多核離子,其半徑大,與金屬陽離子作用的晶格能小,因而常溫下為液體;

(4)利用雜化軌道數(shù)等于價層電子對數(shù),EMIM+離子中,碳原子的雜化軌道類型為sp2 、sp3,EMIM+離子中大π鍵的構(gòu)成部分為:,其中C、N原子均為sp2雜化,每個C原子提供1個電子,每個N原子提供2個電子,對外失去一個電子,大π鍵為π56;

答案:sp2 、sp3;π56;

(5)由于立方氮化硼硬度僅次于金剛石,但熱穩(wěn)定性遠高于金剛石,這是原子晶體的特點,因此該晶體為原子晶體;根據(jù)晶胞,一個B與四個N原子相連,B的配位數(shù)為4;晶胞中原子的空間利用率=,根據(jù)晶胞,B原子的個數(shù)=4,N原子個數(shù)為4,原子的體積=cm3,晶體的體積=cm3,空間利用率為

答案:原子;4;。

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2N2O4NO2之間存在反應N2O4(g)2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中,測得其平衡轉(zhuǎn)化率[a(N2O4)]隨溫度的變化如圖所示。

①由圖推測該反應的△H___0(填“>”“<”),理由為___

②圖中a點對應溫度下,已知N2O4的起始壓強為108kPa,則該溫度下反應的平衡常數(shù)Kp=__kPa(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

③在一定條件下,該反應N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強間存在關系v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是與反應溫度有關的常數(shù)。相應的速率壓強關系如圖所示,一定溫度下,k1、k2與平衡常數(shù)Kp的關系是k1=__。

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③M點對應的溶液中,各離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是________________。

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